[눈높이 기술] 생산 구조 변혁으로 생산성 높이기
몰드 변압기 DX 활동
글로벌 변압기 시장이 성장하고 있어요. 신재생 에너지 발전의 확대와 함께 미국 등의 국가에서 노후 전력망 교체 수요가 증가하고 있기 때문인데요. 특히 몰드 변압기의 경우 국내외 반도체 기업이 공장을 증설하는 추세라 그 수요가 가파르게 증가하고 있어요. 생산 확대가 절실한 상황. 이 때문에 LS ELECTRIC이 추진 중인 활동이 바로 생산 구조 변혁 활동인데요. 청주)변압기생산팀이 몰드 변압기 DX 활동을 소개할게요.
01. 기초학습
몰드 변압기 DX 활동이란?
몰드 변압기 생산성 증대를 위해
자율형 공장을 구축하려 해요.
LS ELECTRIC의 몰드 변압기 DX 활동은 2022년부터 시작됐어요. 설계, 생산, 운영 시스템의 변혁을 통해 생산성을 확대하고 장기적으로는 지능형 공장을 구축하는 것이 목표예요. 지능형 공장을 구축하게 된다면 데이터와 AI 기술을 기반으로 고객이 원하는 일정에 원하는 수량의 제품을 납품할 수 있어요. 이를 위해 올해 저희 팀은 설계 자동화, MES 고도화 등 다양한 활동을 전개했는데요. 이번 활동을 통해 몰드 변압기 공장이 어떻게 변화하고 있는지 자세히 살펴볼까요?
02. 궁금해요
청주)변압기생산팀의 올해의 DX 활동은?
설계 자동화, MES 고도화,
생산 공정 자동화 프로젝트를
추진했어요.
❶ MDN 시스템으로 설계 자동화하기
MDN(Mechanical Design Navigator)은 DX 활성화를 위해 기구 설계 과정을 재정립하는 시스템인데요. LS ELECTRIC은 2022년부터 MDN 시스템을 구축해 몰드 변압기 설계 체계를 2D에서 3D로 전환하고 있어요. 특히 올해엔 3D 자동화 마스터 모델을 개발했는데요. 기존에는 1개의 양산 제품 개발을 위해 1개의 3D 모델을 개발해야 했는데, 마스터 모델을 사용하면 1개 모델을 다수의 양산 모델로 변환할 수 있어요. 마스터 모델에 전기 설계 데이터를 입력함으로써 모델을 다양한 조건으로 변형하는 거죠.
LS ELECTRIC은 3D 자동화 마스터 모델을 기반으로 한 3D 자동화 프로그램도 개발 중이에요. 이 프로그램이 완성되면 하나의 마스터 모델로 다수의 양산용 변압기를 생산할 수 있게 돼요. 현재 PLM(Product Lifecycle Management) 등의 기간 시스템과 연계해 양산을 검증 중이고, 올해까지 개발을 완료할 예정이에요. 3D 자동화 프로그램을 통해 표준화된 설계 환경을 구축하고 리드 타임(lead time)도 개선될 것으로 기대하고 있어요.
❷ 품질 개선을 위한 MES 고도화
설계 자동화로 제품 생산 속도를 앞당긴다 해도 생산된 제품에서 불량이 발견된다면 공급에 차질이 발생할 텐데요. 이러한 현상에 대응하려면 데이터를 기반으로 한 신속한 원인 분석과 개선 활동이 필요해요. 이를 위해 작년 구축한 것이 바로 MES(Manufacturing Execution System)예요. MES는 제품 생산 과정에서 발생하는 데이터를 수집 및 분석해 제조 프로세스를 최적화하도록 돕는 시스템이에요. LS ELECTRIC은 올해 이 MES를 기반으로 제품 불량 개선 경험을 쌓고 있어요.
그 사례 중 하나가 바로 엠보 현상 개선인데요. 엠보란 주형 표면이 볼록하게 돌출되는 현상으로 일정 기간 생산된 코일의 약 15%에서 발생한 일이 있어요. 과거에는 생산 및 설비 데이터 수집이나 활용에 한계가 있어 문제 개선이 어려웠는데요. MES를 기반으로 권선 공정에서 이형 공정까지 생산 이력, 설비 사용 이력, 온도, 진공도, 점도 등의 데이터를 취득하게 되면서 문제 해결의 길이 열렸어요. 엠보 현상과 온도와의 상관관계를 분석해 주형 설비의 온도를 조절함으로써 불량률을 크게 개선했거든요. 이러한 개선 경험을 토대로 향후에도 지속적인 MES 고도화를 추진하려 해요.
❸ 생산 공정 자동화
설계 자동화와 MES 고도화에 이어 생산 구조 변혁을 위해 추진한 활동이 하나 더 있는데요. 바로 생산 공정 자동화예요. 조립 라인을 증설해 공정 정체 현상을 해소하고, 시험 공정 부분 자동화와 코일 조립 자동화를 추진했어요.
(1) 조립 라인 증설 및 재배치
고효율 대용량 변압기가 증가하면서 최근 용접 공정에서 대기로 인한 정체 현상이 발생했어요. 이로 인해 생긴 로스(Loss)를 해소하기 위해 6.5m의 조립 라인을 연장하고 조립 리프트와 용접룸을 추가했어요. 이에 따라 인력도 재배치했고요. 그 결과 생산성을 20% 향상시킬 수 있었답니다.
(2) 시험 공정 부분 자동화
시험 공정을 위해선 두 가지 프로젝트를 진행했는데요. 첫째 중량물 연결 부스바 체결 과정을 자동화했어요. 그동안 변압기 시험을 위해 특성 검사 부스바를 체결하려면 작업자 2인이 부스바를 손으로 고정해야 했는데, 작업자의 안전을 위해 이 과정을 자동화했어요. 덕분에 검사 시간도 25% 단축했답니다. 둘째는 변압비 검사 탭 전환 과정 자동화예요. 기존에는 6개의 탭에 선을 일일이 이동 설치하며 변압비를 측정했는데, 이동 설치 없이 한 번에 시험하도록 탭을 동시 연결했어요. 이를 통해 검사 시간을 30% 단축했고 시험 효율성도 개선했어요.
(3) 코일 조립 자동화
코일 조립은 변압기 조립 공정에서 가장 위험성이 높은 작업이에요. 중량물인 코일을 크레인으로 들어 올려 코어에 삽입해야 하는데 이때 크레인 오조작으로 낙하 사고가 발생할 수 있거든요. 코일 조립 자동화 설비 구축은 2022년부터 추진한 프로젝트로 9월에 설치했고, 현재는 시운전을 진행하고 있어요. 본 설비 운영을 통해 작업 안전성을 확보하고 생산성도 20% 향상될 것으로 기대하고 있어요.
03. 핵심 정리
지금까지 올해 추진된 몰드 변압기 생산 공정의 DX 활동을 살펴봤는데요. 이번 활동을 통해 저희 청주)변압기생산팀은 리드 타임 개선과 제품 품질 향상, 안전성 확보 등의 효과를 기대하고 있답니다. 그럼 앞에서 살펴본 DX 활동을 다시 한번 정리해볼까요?
04. 더 알기
수요 급증에도 끄떡없는 자율형 공장을 향해
어디에든 이식 가능한
DX 시스템을 구축할게요.
LS ELECTRIC은 ‘2025년 몰드 변압기 생산 매출액 2000억 원 달성’이라는 목표를 수립했었는데요. 수주 증가와 생산성 향상 활동 덕분에 올해 해당 매출액을 달성할 것으로 보여요. 남은 하반기에는 MDN 시스템을 비표준 제품에도 확대 적용하고, 시운전 중인 코일 조립 자동화 설비를 빠른 시일 내에 안정화할 계획이에요. 장기적으로는 급증하는 변압기 수요에 대응하기 위해 글로벌 생산 거점 확보를 고려하고 있어요. DX 시스템을 어디에든 바로 이식해 청주 공장과 유사한 수준으로 생산성과 품질을 향상하는 것이 목표예요. 제한된 인원과 공간이라는 조건 속에서도 의미 있는 성과를 내고 있는 청주)변압기생산팀에 많은 응원 부탁드릴게요!
왼쪽부터 청주)변압기생산팀 전재국 M, 박찬훈 M, 황승욱 M, 허영무 팀장, 김승철 계장, 박성우 반장, 주성만 반장, 변경섭 반장